第七章试验设计精选文档.ppt
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1、第七章试验设计本讲稿第一页,共五十三页内容提要内容提要 一、研究设计的重要性一、研究设计的重要性 二、研究设计的基本类型二、研究设计的基本类型三、研究设计的基本要素三、研究设计的基本要素四、实验设计的基本原则四、实验设计的基本原则本讲稿第二页,共五十三页一、研究设计的重要性一、研究设计的重要性 专业设计专业设计:选题、查阅文献、假说、预试验:选题、查阅文献、假说、预试验统计设计统计设计:研究对象(分组、设置对照、样本含量)、处理因素、观察指标、数据的质:研究对象(分组、设置对照、样本含量)、处理因素、观察指标、数据的质量控制与管理、统计分析方法量控制与管理、统计分析方法设计好设计好:(1)既省
2、又可靠)既省又可靠 (2)可估计和控制误差)可估计和控制误差 (3)获取多方面知识)获取多方面知识设计不好设计不好:(:(1)杂乱无章、虽多犹无)杂乱无章、虽多犹无 (2)只能罗列现象、无规律可言)只能罗列现象、无规律可言本讲稿第三页,共五十三页试验计划书1 封面封面2 国内外研究动态国内外研究动态3 试验目的试验目的4 预期结果预期结果5 试验设计的选择试验设计的选择6 试验方法的确定试验方法的确定7 试验记录表试验记录表本讲稿第四页,共五十三页二、研究设计的基本类型二、研究设计的基本类型 1.实验实验(Experiment)研究研究 (干预干预)受试对象:人受试对象:人临床试验临床试验(c
3、linical trial)动物动物动物实验动物实验(animal experiment)临床试验:治疗临床试验:治疗临床疗效实验临床疗效实验 预防预防社区干预实验社区干预实验(community intervention trial)2.调查调查(Survey)研究研究 (无干预无干预)被动地观察、如实记录被动地观察、如实记录 本讲稿第五页,共五十三页两种研究类型的区别与联系两种研究类型的区别与联系本讲稿第六页,共五十三页三、研究设计的基本要素三、研究设计的基本要素(一)处理因素(一)处理因素(treatment factor)(treatment factor)(二)受试对象(二)受试对象
4、(subject)(subject)(三)实验效应(三)实验效应(experimental effect)(experimental effect)降压药降压药高血压病人高血压病人血压值血压值处理因素处理因素受试对象受试对象实验效应实验效应其他因素其他因素其他效应其他效应本讲稿第七页,共五十三页确定处理因素的注意事项确定处理因素的注意事项:(1 1)抓住实验中的主要因素)抓住实验中的主要因素 (2 2)明确处理因素和非处理因素)明确处理因素和非处理因素 (3 3)处理因素须标准化)处理因素须标准化 处理因素在整个试验过程中保持不变处理因素在整个试验过程中保持不变例如,不同时期的药物批号,手术操
5、作者熟练程度。例如,不同时期的药物批号,手术操作者熟练程度。(一)处理因素(一)处理因素(treatment factor)本讲稿第八页,共五十三页(二)受试对象(二)受试对象(subject)(subject)例:人、动物例:人、动物1.1.受试对象的选入标准受试对象的选入标准明确规定受试对象选入标准(明确规定受试对象选入标准(eligibility criteria):纳入标准():纳入标准(inclusion criteria)、排除标准()、排除标准(exclusion criteria)2.受试对象的控制受试对象的控制(1 1)受试对象的一致性)受试对象的一致性 人人年年龄龄、性、性
6、别别、病情、病程等、病情、病程等 动动物物种系、年种系、年龄龄、性、性别别、体重等、体重等(2 2)受试对象影响因素的控制)受试对象影响因素的控制 季季节节、温度、湿度、生活、温度、湿度、生活环环境、嗜好、境、嗜好、试验辅试验辅助措施等。助措施等。本讲稿第九页,共五十三页(三)实验效应(三)实验效应(experimental effect)(experimental effect)处理因素作用于受试对象的结果,通过观察指标表处理因素作用于受试对象的结果,通过观察指标表达。达。观察指标观察指标应客观、精确。应客观、精确。1.客观性:客观性:主观指标和主观指标和客观客观指标。指标。2.精确性:精确
7、性:准确度准确度(accuracy)或真实性或真实性(validity)观察值与真观察值与真实值的接近程度,受实值的接近程度,受系统误差系统误差的影响。的影响。常用指标:灵敏度、特异度 精密度精密度(precision)或可靠性(或可靠性(reliabiliy)或重复性)或重复性(repeatability)重复观察时观察值与其均值的接重复观察时观察值与其均值的接近程度,受近程度,受随机误差随机误差的影响。的影响。常用指标:Kappa值、一致百分率本讲稿第十页,共五十三页准确度与精密度准确度与精密度本讲稿第十一页,共五十三页四、实验设计的基本原则四、实验设计的基本原则(一)随机化原则(一)随机
8、化原则(randomizationrandomization)(二)对照原则(二)对照原则 (control)(control)(三)重复原则(三)重复原则 (replication)(replication)本讲稿第十二页,共五十三页(一)随机化原则(一)随机化原则随随机机分分组组:每个受试对象以机会均等的原则被随机地分配到各个处理组中。随机抽样随机抽样:总体中每一个观察单位以机会均等的可能性被抽取。1.1.随机化的意义随机化的意义 (1)随机分组使两组样本在非处理因素方面尽可能一致,使处理因素产生的效应更加客观;(2)随机抽样使抽取的样本具有代表(总体)性,减少误差;(3)抽样研究理论和统
9、计分析方法的需要。本讲稿第十三页,共五十三页随机与随意随机与随意随机:随机:random random 机会均等,机会均等,客观性客观性随意:随意:as will as will 随主观意愿,主观性随主观意愿,主观性随随机机化化分分组组,不不仅仅能能控控制制已已知知的的混混杂杂因因素素(非非研研究因素究因素),而且还能控制未知的混杂因素。,而且还能控制未知的混杂因素。本讲稿第十四页,共五十三页随机的三个含义随机的三个含义分组随机均衡性分组随机均衡性每个研究对象有同等机会被分配到各处理组每个研究对象有同等机会被分配到各处理组抽样随机代表性抽样随机代表性总体中每个观察个体有同等机会被抽取总体中每个
10、观察个体有同等机会被抽取实验顺序随机平衡顺序或季节的影响实验顺序随机平衡顺序或季节的影响每个研究对象先后接受每个研究对象先后接受处理的机会相同。处理的机会相同。本讲稿第十五页,共五十三页2.2.随机化的方法随机化的方法 (1)(1)抛硬币法抛硬币法 “徽徽”与与“字字”(2)(2)掷骰子法掷骰子法 6面面 16 点点 (3)(3)抽签法抽签法 (捻阄)(捻阄)(4)(4)随机数字表法(随机数字表法(随机数字法随机数字法)(5 5)计算器)计算器(计算机计算机)产生随机数产生随机数 本讲稿第十六页,共五十三页 几种不同设计类型的随机化分组:几种不同设计类型的随机化分组:(1 1)完全随机实验设计
11、)完全随机实验设计 (2 2)随机区组实验设计)随机区组实验设计 (3 3)配对实验设计配对实验设计 (4 4)拉丁方设计)拉丁方设计 (5 5)交叉设计)交叉设计本讲稿第十七页,共五十三页 完全随机实验设计完全随机实验设计(completely random experiment designcompletely random experiment design)将观察单位完全随机地分配到实验组与对照将观察单位完全随机地分配到实验组与对照组或几个对比组中去。组或几个对比组中去。【例【例1 1】设有同性别的动物】设有同性别的动物1212头,要求用随机方头,要求用随机方法将其分为甲、乙两组。法将
12、其分为甲、乙两组。本讲稿第十八页,共五十三页方法方法(1 1)编号编号:按:按动物体重动物体重依次编号为依次编号为1,2,3,121,2,3,12号。号。(2 2)产产生生随随机机数数字字:对对于于每每一一个个编编号号,依依次次由计算器(计算机)产生随机数(共由计算器(计算机)产生随机数(共1212次)。次)。(3 3)归归组组:事事先先规规定定将将较较小小随随机机数数的的6 6只只动动物物分入甲组,其他分入甲组,其他6 6只动物分入乙组。只动物分入乙组。本讲稿第十九页,共五十三页【例例2 2】将将【例例1 1】中的中的1212头动物用头动物用随机方法分配到甲、乙、丙三随机方法分配到甲、乙、丙
13、三组中去。组中去。本讲稿第二十页,共五十三页方法方法(1 1)编号编号:按:按动物体重动物体重依次编号为依次编号为1,2,3,121,2,3,12号。号。(2 2)产产生生随随机机数数字字:对对于于每每一一个个编编号号,依依次次由由计计算算器器(计计算算机机)产产生生随机数(共随机数(共1212次)。次)。以上两点与分成两组完全相同。以上两点与分成两组完全相同。(3 3)归归组组:事事先先规规定定将将较较小小随随机机数数的的4 4只只动动物物分分入入甲甲组组,将将较较大大随随机机数数的的4 4只只动动物分入丙组,其他物分入丙组,其他4 4只动物分入乙组。只动物分入乙组。本讲稿第二十一页,共五十
14、三页 配对实验设计配对实验设计 (paired experiment design)(paired experiment design)配对实验设计的两种情况:配对实验设计的两种情况:1.1.同同源源配配对对:同同一一受受试试对对象象用用两两种种不不同同的的实实验验方方法法;受受试对象自身实验前后的对比试对象自身实验前后的对比。2.2.非同源配对非同源配对:将具有相同条件的:将具有相同条件的实验对象实验对象配成对子。配成对子。本讲稿第二十二页,共五十三页【例例3 3】将已按近似条件配好的将已按近似条件配好的1010对小白鼠,对小白鼠,用随机方法分配到实验组和对照组。用随机方法分配到实验组和对照
15、组。方法方法(1 1)编编号号:对对小小白白鼠鼠进进行行对对子子编编号号,同同时时每每个个对对子子内内的的二只小白鼠也分别编号。二只小白鼠也分别编号。(2 2)产产生生随随机机数数字字:对对于于每每一一组组合合编编号号,依依次次由由计计算算器器(计算机)产生随机数(共(计算机)产生随机数(共2020个)。个)。(3 3)归归组组(对对子子内内两两只只小小白白鼠鼠的的随随机机):事事先先规规定定每每个个对对子子内内随随机机数数字字较较小小者者分分配配到到对对照照组组;随随机机数数字字较较大大者者分配到实验组。分配到实验组。非同源配对非同源配对随机化分组随机化分组本讲稿第二十三页,共五十三页 随机
16、区组实验设计随机区组实验设计(randomized block experiment design)(randomized block experiment design)(1 1)将多方面条件相近的受试对象配成一组,称作一个区组)将多方面条件相近的受试对象配成一组,称作一个区组(blockblock)。)。(2 2)每个区组的受试对象每个区组的受试对象个数个数 取决于取决于 对比组对比组组数。组数。(3)(3)每个区组的受试对象每个区组的受试对象被被随机随机地分配到各地分配到各对比组对比组中。中。配对设计的扩展,故又称配对设计的扩展,故又称配伍组设计配伍组设计 本讲稿第二十四页,共五十三页【
17、例例4 4】将将【例例1 1】中的中的1212头动物设计分为头动物设计分为三个区组,进行四种处理的比较。三个区组,进行四种处理的比较。方法方法(1 1)编编号号:对对1212头头动动物物进进行行区区组组编编号号,同同时时每每个个区区组组内内的四头动物也分别编号。的四头动物也分别编号。(2 2)产产生生随随机机数数字字:对对于于每每一一组组合合编编号号,依依次次由由计计算算器器(计算机)产生随机数(共(计算机)产生随机数(共1212个)。个)。(3 3)归归组组(区区组组内内四四头头动动物物的的随随机机):事事先先规规定定每每一一个个区区组组内内随随机机数数字字由由小小到到大大对对应应动动物物分
18、分别别分分配配到到甲甲、乙乙、丙、丁处理组。丙、丁处理组。本讲稿第二十五页,共五十三页 交叉设计交叉设计 (cross-over experiment design)(cross-over experiment design)每每每每个个个个受受受受试试试试者者者者随随随随机机机机地地地地在在在在两两两两个个个个或或或或多多多多个个个个不不不不同同同同试试试试验验验验阶阶阶阶段段段段分别接受指定的处理分别接受指定的处理分别接受指定的处理分别接受指定的处理(试验药或对照药试验药或对照药试验药或对照药试验药或对照药)。同源配对设计的扩展同源配对设计的扩展 优优优优点点点点:(1 1 1 1)控控控
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